Mitochondrial fusion is increased by the nuclear coactivator PGC-1beta

Background There is no evidence to date on whether transcriptional regulators are able to shift the balance between mitochondrial fusion and fission events through selective control of gene expression. Methodology/Principal Findings Here, we demonstrate that reduced mitochondrial size observed in knock-out mice for the transcriptional regulator PGC-1β is associated with a selective reduction in Mitofusin 2 (Mfn2) expression, a mitochondrial fusion protein. This decrease in Mfn2 is specific since expression of the remaining components of mitochondrial fusion and fission machinery were not affected. Furthermore, PGC-1β increases mitochondrial fusion and elongates mitochondrial tubules. This PGC-1β-induced elongation specifically requires Mfn2 as this process is absent in Mfn2-ablated cells. Finally, we show that PGC-1β increases Mfn2 promoter activity and transcription by coactivating the nuclear receptor Estrogen Related Receptor α (ERRα). Conclusions/Significance Taken together, our data reveal a novel mechanism by which mammalian cells control mitochondrial fusion. In addition, we describe a novel role of PGC-1β in mitochondrial physiology, namely the control of mitochondrial fusion mainly through Mfn2.

Proteasome inhibition reduces proliferation, collagen expression, and inflammatory cytokine production in nasal mucosa and polyp fibroblasts

Proteasome inhibitors, used in cancer treatment for their proapoptotic effects, have anti-inflammatory and antifibrotic effects on animal models of various inflammatory and fibrotic diseases. Their effects in cells from patients affected by either inflammatory or fibrotic diseases have been poorly investigated. Nasal polyposis is a chronic inflammatory disease of the sinus mucosa characterized by tissue inflammation and remodeling. We tested the hypothesis that proteasome inhibition of nasal polyp fibroblasts might reduce their proliferation and inflammatory and fibrotic response. Accordingly, we investigated the effect of the proteasome inhibitor Z-Leu-Leu-Leu-B(OH)2 (MG262) on cell viability and proliferation and on the production of collagen and inflammatory cytokines in nasal polyp and nasal mucosa fibroblasts obtained from surgery specimens. MG262 reduced the viability of nasal mucosa and polyp fibroblasts concentration- and time-dependently, with marked effects after 48 h of treatment. The proteasome inhibitor bortezomib provoked a similar effect. MG262-induced cell death involved loss of mitochondrial membrane potential, caspase-3 and poly(ADP-ribose) polymerase activation, induction of c-Jun phosphorylation, and mitogen-activated protein kinase phosphatase-1 expression. Low concentrations of MG262 provoked growth arrest, inhibited DNA replication and retinoblastoma phosphorylation, and increased expression of the cell cycle inhibitors p21 and p27. MG262 concentration-dependently inhibited basal and transforming growth factor-β-induced collagen mRNA expression and interleukin (IL)-1β-induced production of IL-6, IL-8, monocyte chemoattractant protein-1, regulated on activation normal T cell expressed and secreted, and granulocyte/macrophage colony-stimulating factor in both fibroblast types. MG262 inhibited IL-1β/tumor necrosis factor-α-induced activation of nuclear factor-κB. We conclude that noncytotoxic treatment with MG262 reduces the proliferative, fibrotic, and inflammatory response of nasal fibroblasts, whereas high MG262 concentrations induce apoptosis.

Proteasome inhibition reduces proliferation, collagen expression, and inflammatory cytokine production in nasal mucosa and polyp fibroblasts

Proteasome inhibitors, used in cancer treatment for their proapoptotic effects, have anti-inflammatory and antifibrotic effects on animal models of various inflammatory and fibrotic diseases. Their effects in cells from patients affected by either inflammatory or fibrotic diseases have been poorly investigated. Nasal polyposis is a chronic inflammatory disease of the sinus mucosa characterized by tissue inflammation and remodeling. We tested the hypothesis that proteasome inhibition of nasal polyp fibroblasts might reduce their proliferation and inflammatory and fibrotic response. Accordingly, we investigated the effect of the proteasome inhibitor Z-Leu-Leu-Leu-B(OH)2 (MG262) on cell viability and proliferation and on the production of collagen and inflammatory cytokines in nasal polyp and nasal mucosa fibroblasts obtained from surgery specimens. MG262 reduced the viability of nasal mucosa and polyp fibroblasts concentration- and time-dependently, with marked effects after 48 h of treatment. The proteasome inhibitor bortezomib provoked a similar effect. MG262-induced cell death involved loss of mitochondrial membrane potential, caspase-3 and poly(ADP-ribose) polymerase activation, induction of c-Jun phosphorylation, and mitogen-activated protein kinase phosphatase-1 expression. Low concentrations of MG262 provoked growth arrest, inhibited DNA replication and retinoblastoma phosphorylation, and increased expression of the cell cycle inhibitors p21 and p27. MG262 concentration-dependently inhibited basal and transforming growth factor-β-induced collagen mRNA expression and interleukin (IL)-1β-induced production of IL-6, IL-8, monocyte chemoattractant protein-1, regulated on activation normal T cell expressed and secreted, and granulocyte/macrophage colony-stimulating factor in both fibroblast types. MG262 inhibited IL-1β/tumor necrosis factor-α-induced activation of nuclear factor-κB. We conclude that noncytotoxic treatment with MG262 reduces the proliferative, fibrotic, and inflammatory response of nasal fibroblasts, whereas high MG262 concentrations induce apoptosis.

Ciclização do lapachol induzida por sais de tálio III

This work describes the cyclization of lapachol (1) induced by thallium triacetate (TTA) and thallium trinitrate (TTN) in several solvents using magnetic stirring and under microwave irradiation. alpha-Xyloidone (2) - dehydro-alpha-lapachone - was obtained as the main product in these reactions in 20 75% yield. However, rhinacanthin-A (4) was isolated as main product in a 40% yield, using TTA and acetic anhydride:water (1:1) as solvent, and dehydro-iso-alpha-lapachone (3) in 21% yield, using TTA and dichloromethane as solvent. The reaction time decreased drastically under microwave conditions, but the yields of these reactions were not the expected.

The effect of L-arginine on guinea-pig and rabbit airway smooth muscle function in vitro

We have investigated the effects of L-arginine, D-arginine and L-lysine on airway smooth muscle responsiveness to spasmogens in vitro. Both L-arginine and D-arginine (100 mM) significantly reduced the contractile potency and maximal contractile response to histamine but not to methacholine or potassium chloride in guinea-pig epithelium-denuded isolated trachea. Similarly, the contractile response to histamine was significantly reduced by L-arginine (100 mM) in rabbit epithelium-denuded isolated bronchus. The amino acid L-lysine (100 mM) failed to significantly alter the contractile potency of histamine in guinea-pig isolated trachea (P>0.05). In guinea-pig isolated trachea precontracted with histamine, both L-arginine and D-arginine produced a concentration-dependent relaxation which was not significantly altered by epithelium removal or by the presence of the nitric oxide synthase inhibitor, NG-nitro L-arginine methyl ester (L-NAME; 50 µM). Thus, at very high concentrations, arginine exhibit a non-competitive antagonism of histamine-induced contraction of isolated airway preparations that was independent of the generation of nitric oxide and was not dependent on charge. These observations confirm previous studies of cutaneous permeability responses and of contractile responses of guinea-pig isolated ileal smooth muscle. Taken together, the data suggest that high concentrations of arginine can exert an anti-histamine effect.

Melatonin modulation of presynaptic nicotinic acetylcholine receptors located on short noradrenergic neurons of the rat vas deferens: a pharmacological characterization

Melatonin, the pineal hormone produced during the dark phase of the light-dark cycle, modulates neuronal acetylcholine receptors located presynaptically on nerve terminals of the rat vas deferens. Recently we showed the presence of high affinity nicotine-binding sites during the light phase, and low and high affinity binding sites during the dark phase. The appearance of the low affinity binding sites was due to the nocturnal melatonin surge and could be mimicked by exposure to melatonin in vitro. The aim of the present research was to identify the receptor subtypes responsible for the functional response during the light and the dark phase. The rank order of potency of agonists was dimethylphenylpiperazinium (DMPP) = cytisine > nicotine > carbachol and DMPP = nicotine = cytisine > carbachol, during the light and dark phase, respectively, due to an increase in apparent affinity for nicotine. Mecamylamine similarly blocked the DMPP response during the light and the dark phase, while the response to nicotine was more efficiently blocked during the light phase. In contrast, methyllycaconitine inhibited the nicotine-induced response only at 21:00 h. Since a7 nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs) have low affinity for nicotine in binding assays, we suggest that a mixed population composed of a3ß4 - plus a7-bearing nAChR subtypes is present at night. This plasticity in receptor subtypes is probably driven by melatonin since nicotine-induced contraction in organs from animals sacrificed at 15:00 h and incubated with melatonin (100 pg/ml, 4 h) is not totally blocked by mecamylamine. Thus melatonin, by acting directly on the short adrenergic neurons that innervate the rat vas deferens, induces the appearance of the low affinity binding site, probably an a7 nAChR subtype.

Nitric oxide, cholesterol oxides and endothelium-dependent vasodilation in plasma of patients with essential hypertension

The objective of the present study was to identify disturbances of nitric oxide radical (·NO) metabolism and the formation of cholesterol oxidation products in human essential hypertension. The concentrations of·NO derivatives (nitrite, nitrate, S-nitrosothiols and nitrotyrosine), water and lipid-soluble antioxidants and cholesterol oxides were measured in plasma of 11 patients with mild essential hypertension (H: 57.8 ± 9.7 years; blood pressure, 148.3 ± 24.8/90.8 ± 10.2 mmHg) and in 11 healthy subjects (N: 48.4 ± 7.0 years; blood pressure, 119.4 ± 9.4/75.0 ± 8.0 mmHg).Nitrite, nitrate and S-nitrosothiols were measured by chemiluminescence and nitrotyrosine was determined by ELISA. Antioxidants were determined by reverse-phase HPLC and cholesterol oxides by gas chromatography. Hypertensive patients had reduced endothelium-dependent vasodilation in response to reactive hyperemia (H: 9.3 and N: 15.1% increase of diameter 90 s after hyperemia), and lower levels of ascorbate (H: 29.2 ± 26.0, N: 54.2 ± 24.9 µM), urate (H: 108.5 ± 18.9, N: 156.4 ± 26.3 µM), ß-carotene (H: 1.1 ± 0.8, N: 2.5 ± 1.2 nmol/mg cholesterol), and lycopene (H: 0.4 ± 0.2, N: 0.7 ± 0.2 nmol/mg cholesterol), in plasma, compared to normotensive subjects. The content of 7-ketocholesterol, 5alpha-cholestane-3ß,5,6ß-triol and 5,6alpha-epoxy-5alpha-cholestan-3alpha-ol in LDL, and the concentration of endothelin-1 (H: 0.9 ± 0.2, N: 0.7 ± 0.1 ng/ml) in plasma were increased in hypertensive patients. No differences were found for ·NO derivatives between groups. These data suggest that an increase in cholesterol oxidation is associated with endothelium dysfunction in essential hypertension and oxidative stress, although ·NO metabolite levels in plasma are not modified in the presence of elevated cholesterol oxides.

Effects of estrogen on the vascular system

The cardiovascular protective actions of estrogen are partially mediated by a direct effect on the vessel wall. Estrogen is active both on vascular smooth muscle and endothelial cells where functionally competent estrogen receptors have been identified. Estrogen administration promotes vasodilation in humans and in experimental animals, in part by stimulating prostacyclin and nitric oxide synthesis, as well as by decreasing the production of vasoconstrictor agents such as cyclooxygenase-derived products, reactive oxygen species, angiotensin II, and endothelin-1. In vitro, estrogen exerts a direct inhibitory effect on smooth muscle by activating potassium efflux and by inhibiting calcium influx. In addition, estrogen inhibits vascular smooth muscle cell proliferation. In vivo, 17ß-estradiol prevents neointimal thickening after balloon injury and also ameliorates the lesions occurring in atherosclerotic conditions. As is the case for other steroids, the effect of estrogen on the vessel wall has a rapid non-genomic component involving membrane phenomena, such as alteration of membrane ionic permeability and activation of membrane-bound enzymes, as well as the classical genomic effect involving estrogen receptor activation and gene expression.

Wine, alcohol and atherosclerosis: clinical evidences and mechanisms

Atherosclerosis is a chronic inflammatory disease which may cause obstructions of the coronary, cerebral and peripheral arteries. It is typically multifactorial, most often dependent on risk factors such as hypercholesterolemia, diabetes, smoking, hypertension, sedentarism, and obesity. It is the single main cause of death in most developed countries due to myocardial infarction, angina, sudden death, and heart failure. Several epidemiological studies suggest that moderate alcohol intake, especially red wine, decrease cardiac mortality due to atherosclerosis. The alcohol effect is described by a J curve, suggesting that moderate drinkers may benefit while abstainers and heavy drinkers are at higher risk. Experimental studies indicate that most beneficial effects of drinking are attributable to flavonoids that are present in red wine, purple grape juice and several fruits and vegetables. The mechanisms include antiplatelet actions, increases in high-density lipoprotein, antioxidation, reduced endothelin-1 production, and increased endothelial nitric oxide synthase expression which causes augmented nitric oxide production by endothelial cells. These findings lead to the concept that moderate red wine drinking, in the absence of contraindications, may be beneficial to patients who are at risk of atherosclerotic cardiovascular events. Moreover, a diet based on fruits and vegetables containing flavonoids may be even more beneficial.

Vascular dysfunction by myofibroblast activation in patients with idiopathic pulmonary fibrosis and prognostic significance

In this study, we demonstrated the importance of telomerase protein expression and determined the relationships among telomerase, endothelin-1 (ET-1) and myofibroblasts during early and late remodeling of parenchymal and vascular areas in usual interstitial pneumonia (UIP) using 27 surgical lung biopsies from patients with idiopathic pulmonary fibrosis (IPF). Telomerase+, myofibroblasts α-SMA+, smooth muscle cells caldesmon+, endothelium ET-1+ cellularity, and fibrosis severity were evaluated in 30 fields covering normal lung parenchyma, minimal fibrosis (fibroblastic foci), severe (mural) fibrosis, and vascular areas of UIP by the point-counting technique and a semiquantitative score. The impact of these markers was determined in pulmonary functional tests and follow-up until death from IPF. Telomerase and ET-1 expression was significantly increased in normal and vascular areas compared to areas of fibroblast foci. Telomerase and ET-1 expression was inversely correlated with minimal fibrosis in areas of fibroblast foci and directly associated with severe fibrosis in vascular areas. Telomerase activity in minimal fibrosis areas was directly associated with diffusing capacity of the lung for oxygen/alveolar volume and ET-1 expression and indirectly associated with diffusing capacity of the lungs for carbon monoxide and severe fibrosis in vascular areas. Cox proportional hazards regression revealed a low risk of death for females with minimal fibrosis displaying high telomerase and ET-1 expression in normal areas. Vascular dysfunction by telomerase/ET-1 expression was found earlier than vascular remodeling by myofibroblast activation in UIP with impact on IPF evolution, suggesting that strategies aimed at preventing the effect of these mediators may have a greater impact on patient outcome.

Étude de la relation entre les conformations et la signalisation des 7TMRs

L’interaction d’un ligand avec un récepteur à sept domaines transmembranaires (7TMR) couplé aux protéines G, mène à l’adoption de différentes conformations par le récepteur. Ces diverses conformations pourraient expliquer l’activation différentielle des voies de signalisation. Or, le lien entre la conformation et l’activité du récepteur n’est pas tout à fait claire. Selon les modèles classiques pharmacologiques, comme le modèle du complexe ternaire, il n’existe qu’un nombre limité de conformations qu’un récepteur peut adopter. Afin d’établir un lien entre la structure et la fonction des récepteurs, nous avons choisi dans un premier temps, le récepteur de chimiokine CXCR4 comme récepteur modèle. Ce dernier, est une cible thérapeutique prometteuse, impliqué dans l’entrée du VIH-1 dans les cellules cibles et dans la dissémination de métastases cancéreuses. Grâce au transfert d’énergie par résonance de bioluminescence (BRET) nous pouvons détecter les changements conformationnels des homodimères constitutifs de CXCR4 dans les cellules vivantes. En conséquence, nous avons mesuré les conformations de mutants de CXCR4 dont les mutations affecteraient sa fonction. Nous montrons que la capacité des mutants à activer la protéine Galphai est altérée suite au traitement avec l’agoniste SDF-1. Notamment, ces mutations altèrent la conformation du récepteur à l’état basal ainsi que la réponse conformationnelle induite suite au traitement avec l’agoniste SDF-1, l’agoniste partiel AMD3100 ou l’agoniste inverse TC14012. Ainsi, différentes conformations de CXCR4 peuvent donner lieu à une activation similaire de la protéine G, ce qui implique une flexibilité des récepteurs actifs qui ne peut pas être expliquée par le modèle du complexe ternaire (Berchiche et al. 2007). Également, nous nous sommes intéressés au récepteur de chimiokine CCR2, exprimé à la surface des cellules immunitaires. Il joue un rôle important dans l’inflammation et dans des pathologies inflammatoires telles que l’asthme. CCR2 forme des homodimères constitutifs et possède différents ligands naturels dont la redondance fonctionnelle a été suggérée. Nous avons étudié le lien entre les conformations et les activations d’effecteurs (fonctions) de CCR2. Notre hypothèse est que les différents ligands naturels induisent différentes conformations du récepteur menant à différentes fonctions. Nous montrons que les réponses de CCR2 aux différents ligands ne sont pas redondantes au niveau pharmacologique et que les chimiokines CCL8, CCL7 et CCL13 (MCP-2 à MCP-4) sont des agonistes partiels de CCR2, du moins dans les systèmes que nous avons étudiés. Ainsi, l’absence de redondance fonctionnelle parmi les chimiokines liant le même récepteur, ne résulterait pas de mécanismes complexes de régulation in vivo, mais ferait partie de leurs propriétés pharmacologiques intrinsèques (Berchiche et al. 2011). Enfin, nous nous sommes intéressés au récepteur de chimiokine CXCR7. Récemment identifié, CXCR7 est le deuxième récepteur cible de la chimiokine SDF-1. Cette chimiokine a été considérée comme étant capable d’interagir uniquement avec le récepteur CXCR4. Notamment, CXCR4 et CXCR7 possèdent un patron d’expression semblable dans les tissus. Nous avons évalué l’effet de l’AMD3100, ligand synthétique de CXCR4, sur la conformation et la signalisation de CXCR7. Nos résultats montrent qu’AMD3100, tout comme SDF-1, lie CXCR7 et augmente la liaison de SDF-1 à CXCR7. Grâce au BRET, nous montrons aussi qu’AMD3100 seul est un agoniste de CXCR7 et qu’il est un modulateur allostérique positif de la liaison de SDF-1 à CXCR7. Aussi, nous montrons pour la première fois le recrutement de la beta-arrestine 2 à CXCR7 en réponse à un agoniste. L’AMD3100 est un ligand de CXCR4 et de CXCR7 avec des effets opposés, ce qui appelle à la prudence lors de l’utilisation de cette molécule pour l’étude des voies de signalisation impliquant SDF-1 (Kalatskaya et al. 2009). En conclusion, nos travaux amènent des évidences qu’il existe plusieurs conformations actives des récepteurs et appuient les modèles de structure-activité des récepteurs qui prennent en considération leur flexibilité conformationnelle.

La Rapamycine inhibe l’expression de l’ARNm de l’ADAMTS-4 induit par les cytokines dans les chondrocytes articulaires

Introduction: Durant la pathogenèse d’ostéoarthrose (OA), les cytokines pro-inflammatoires IL-1β (Interleukin-1 beta) et TNF-α (Tumor necrosis factor alpha) stimulent la dégradation des agrécanes par l’aggrécanase-1 ou ADAMTS-4 (a disintegrin and metalloproteinase with thrombospondin motif). Ces cytokines peuvent stimuler plusieurs voies de signalisation conduisant ainsi à l’augmentation de l’expression des ADAMTS dans les chondrocytes humains. Les TIMPs (tissue inhibitor of metalloproteinases) présentent des inhibiteurs endogènes de l’ADAMTS. Nous avons démontré que la Rapamycine (un immunosuppresseur et un inhibiteur du mamalian target of Rapamycin (mTOR)) peut avoir des effets bénéfiques dans cette pathologie. Notre étude examine l’effet de la Rapamycine sur l’expression de l’ADAMTS-4 induit par les cytokines, son implication dans certaines voies de signalisation, et son effet sur l’expression du TIMP-3. Méthodes: Des chondrocytes normaux sont traités avec la Rapamycine seule ou stimulés aussi avec l’IL-1β et le TNF-α. Les effets de la Rapamycine sur l’expression de l’ADAMTS-4 et du TIMP-3 ont été étudiés par l’analyse RT-PCR et l’activité enzymatique a été étudiée par la technique d’ELISA. Les effets de la Rapamycine sur certaines voies de signalisation ont été étudiés par le Western blot. Résultats: Nous avons trouvé que la Rapamycine inhibe l’expression de l’ARNm de l’ADAMTS-4 induit par les cytokines pro-inflammatoires dans les chondrocytes humains. L’activité enzymatique de l’ADAMTS-4 induit par l’IL-1β a été légèrement diminuée par la Rapamycine. En plus, cette dernière a montré de différents effets sur plusieurs voies de signalisation stimulées par l’IL-1β et le TNF-α telles que les voies des MAPKs (Mitogen activated protein kinase), de l’AKT, et de la p70 S6 kinase. La Rapamycine a inhibé partiellement l’activation de la phosphorylation de l’ERK1/2 MAPK (extracellular signal-regulated protein kinase MAPK) en présence du TNF-α seulement. En outre, la Rapamycine a inhibé la phosphorylation des protéines p38 MAPK, JNK (c-Jun N-terminal kinase), et AKT activée par l’IL-1β seulement. En plus, la phosphorylation de la protéine p70 S6K stimulée par l’IL-1β et le TNF-α a été inhibée par la Rapamycine. D’autre part, nous avons démontré que le niveau du TIMP-3 a été augmenté en présence de la Rapamycine. Conclusion: Ces résultats suggèrent que la Rapamycine peut bloquer l’action de l’ADAMTS-4 via l’inhibition de l’activation des MAPKs, de l’AKT, et de la p70 S6K. La Rapamycine pourrait ainsi être considérée pour la prévention de la perte du cartilage chez les patients ostéoarthritiques.

Rôle de la voie PGD2/L-PGDS dans la physiopathologie de l’arthrose

L’arthrose (OA) est la maladie articulaire la plus répandue dans le monde faisant l’objet de nombreux travaux de recherche en raison de son lourd impact socioéconomique. Plusieurs travaux dans ce domaine ont pour objectif de déterminer les mécanismes moléculaires impliqués dans sa physiopathologie. Plusieurs travaux ont appuyés l’implication de la prostaglandine (E2) PGE2 dans sa physiopathologie, contrairement à la prostaglandine (D2) (PGD2) dont le rôle reste à déterminer. C’est pourquoi, nous nous sommes penchés dans cette thèse à l’étude de cette dernière molécule. Dans la première partie de nos travaux, nous avons montré que la PGD2 diminue au niveau du cartilage articulaire et au niveau niveau des explants de cartilage humains, la production des métalloprotéases-1(MMP-1) et MMP-13 induites par (Interleukine-1β) l’IL-1β. Cette diminution de la production protéique est accompagnée d’une diminution de l’expression au niveau de l’ARNm, et d’une diminution de l’activité du promoteur de MMP-1 et MMP-13. Cet effet est exercé via le récepteur D prostanoïde (DP1), bien que le Chemoattractant receptor expressed on Th2 cells (CRTH2) soit également exprimé chez les chondrocytes humains, mais ne semble pas être impliqué dans l’effet observé. Cette action inhibitrice se fait via la voie DP1/AMPc/protéine kinase A (AMPc/PKA). Dans la suite de nos travaux, nous avons montré pour la première fois l’expression des prostaglandines D-synthases responsables de la biosynthèse de la PGD2 au niveau des chondrocytes humains par immunohistochimie, avec des niveaux d’expression de l’ARNm plus élevés de la L-PGDS au niveau du cartilage OA comparativement au cartilage normal. L’IL-1β pourrait être responsable de cette augmentation via l’activation de la voie JNK et p38 MAPK, ainsi que par la voie NF-κB. L’ensemble de ces données indiquent que la modulation des niveaux de la PGD2 au niveau de l’articulation pourrait être pourvue d’un important potentiel thérapeutique. La L-PGDS pour sa part semble avoir un rôle important dans la physiopathologie de l’OA.

Acute inactivation of the contralesional hemisphere for longer durations improves recovery after cortical injury

Au cours des dernières années, des méthodes non-invasives de stimulations permettant de moduler l’excitabilité des neurones suivant des lésions du système nerveux central ont été développées. Ces méthodes sont maintenant couramment utilisées pour étudier l’effet de l’inhibition du cortex contralésionnel sur la récupération motrice à la suite d’un accident vasculocérébral (AVC). Bien que plusieurs de ces études rapportent des résultats prometteurs, les paramètres permettant une récupération optimale demeurent encore inconnus. Chez les patients victimes d'un AVC, il est difficile de débuter les traitements rapidement et d'initier l’inhibition dans les heures suivant la lésion. L'impact de ce délai est toujours inconnu. De plus, aucune étude n’a jusqu’à maintenant évalué l’effet de la durée de l’inhibition sur la récupération du membre parétique. Dans le laboratoire du Dr Numa Dancause, nous avons utilisé un modèle bien établi de lésion ischémique chez le rat pour explorer ces questions. Nos objectifs étaient d’évaluer 1) si une inactivation de l’hémisphère contralésionnel initiée dans les heures qui suivent la lésion peut favoriser la récupération et 2) l’effet de la durée de l’inactivation sur la récupération du membre parétique. Suite à une lésion dans le cortex moteur induite par injections d’un vasoconstricteur, nous avons inactivé l’hémisphère contralésionnel à l’aide d’une pompe osmotique assurant l’infusion continue d’un agoniste du GABA (Muscimol). Dans différents groupes expérimentaux, nous avons inactivé l’hémisphère contralésionnel pour une durée de 3, 7 et 14 jours suivant la lésion. Dans un autre groupe, le Muscimol a été infusé pour 14 jours mais à un débit moindre de façon à pouvoir étudier le lien entre la fonction du membre non-parétique et la récupération du membre parétique. Les données comportementales de ces groupes ont été comparées à celles d’animaux ayant récupéré de façon spontanée d'une lésion similaire. Nos résultats indiquent que l’augmentation de la durée de l’inactivation (de 3 à 14 jours) accélère la récupération du membre parétique. De plus, les deux groupes ayant reçu une inactivation d'une durée de 14 jours ont montré une plus grande récupération fonctionnelle que le groupe n’ayant pas reçu d’inactivation de l’hémisphère contralésionnel, le groupe contrôle. Nos résultats suggèrent donc que l’inactivation de l’hémisphère contralésionnel initiée dans les heures suivant la lésion favorise la récupération du membre parétique. La durée d’inhibition la plus efficace (14 jours) dans notre modèle animal est beaucoup plus longues que celles utilisées jusqu’à maintenant chez l’homme. Bien qu’il soit difficile d’extrapoler la durée idéale à utiliser chez les patients à partir de nos données, nos résultats suggèrent que des traitements de plus longue durée pourraient être bénéfiques. Finalement, un message clair ressort de nos études sur la récupération fonctionnelle après un AVC: dans le développement de traitements basés sur l’inhibition de l’hémisphère contralésionnel, la durée de l’inactivation est un facteur clef à considérer.

The role of transcription factor Nrf2 in osteoarthritis

Introduction: L'arthrose est caractérisée par une destruction progressive du cartilage, une inflammation synoviale, et un remodelage de l’os sous-chondral avec une production excessive des médiateurs inflammatoires et cataboliques. Nous avons démontré que le niveau du 4-hydroxynonénal (4-HNE), un produit de la peroxydation lipidique, est augmenté dans le cartilage humain arthrosique sans qu’on sache le mécanisme exacte impliqué dans l’augmentation de cette molécule. Des données de la littérature indiquent que l’accumulation du HNE est contrôlée par l’action de la glutathione S-transférase A4-4 (GSTA4-4), une enzyme impliquée dans la détoxification du HNE. Au niveau transcriptionel, l’expression de cette enzyme est régulée par la transactivation du facteur de transcription Nrf2. Objectif: L’objectif de cette étude vise à démontrer que l’augmentation du HNE dans le cartilage arthrosique est attribuée, en partie, à l’altération de l’expression de la GSTA4-4 et de Nrf2. Méthode: Le niveau d’expression de la GSTA4-4 et de Nrf2 a été mesurée par Western blot et par PCR en temps réel dans le cartilage humain arthrosique et dans le cartilage provenant des souris atteintes d’arthrose. Pour démontrer le rôle du Nrf2 dans l’arthrose, les chondrocytes humains arthrosiques ont été traités par l’interleukine 1beta (IL-1β) ou par le H2O2 en présence ou en absence des activateurs du Nrf2 tels que le Protandim®, AI, et du 6-Gingérol. Par ailleurs, les chondrocytes ont été transfectés par un vecteur d’expression de Nrf2 puis traités par l’IL-β. En utilisant le modèle d’arthrose chez la souris, les animaux ont été traités par voie orale de 10 mg/kg/jour de Protandim® pendant 8 semaines. Résultats: Nous avons observé une diminution significative de l’expression de la GSTA4-4 et de Nrf2 dans le cartilage humain et murin arthrosique. L'activation de Nrf2 bloque la stimulation de la métalloprotéinase-13 (MMP-13), la prostaglandine E2 (PGE2) et de l'oxyde nitrique (NO) par l’IL-1β. En outre, nous avons montré que l'activation Nrf2 protège les cellules contre la mort cellulaire induite par H2O2. Fait intéressant, l'administration orale de Protandim® réduit la production du HNE par l'intermédiaire de l’activation de la GSTA4. Nous avons démontré que le niveau d’expression de la GSTA4-4 et de Nrf2 diminue dans le cartilage provenant des patients et des souris atteints d’arthrose. De plus, la surexpression de ce facteur nucléaire Nrf2 empêche la production du HNE et la MMP-13 et l’inactivation de la GSTA4-4. Dans notre modèle expérimental d’arthrose induite par déstabilisation du ménisque médial chez la souris, nous avons trouvé que l'administration orale de Protandim® à 10 mg / kg / jour réduit les lésions du cartilage. Conclusion: Cette étude est de la première pour démontrer le rôle physiopathologique du Nrf2 in vitro et in vivo. Nos résultats démontrent que l’activation du Nrf2 est essentielle afin de maintenir l’expression de la GSTA4-4 et de réduire le niveau du HNE. Le fait que les activateurs du Nrf2 abolissent la production de la HNE et aussi un certain nombre de facteurs connus pour être impliqués dans la pathogenèse de l’arthrose les rend des agents cliniquement utiles pour la prévention de la maladie.